Номер 4, страница 141 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Тепловые свойства газов, жидкостей и твёрдых тел. Параграф 34. Тепловое расширение твёрдых тел и жидкостей. Вопросы для самопроверки - номер 4, страница 141.

Условие.

4. Чем отличается кварцевое стекло от обычного?

Решение.

Кварцевое стекло и обычное (натрий-кальций-силикатное) стекло существенно различаются по ряду ключевых параметров, которые определяются их химическим составом.

1. Химический состав: Главное отличие — чистота. Кварцевое стекло представляет собой практически чистый диоксид кремния ($SiO_2$), его содержание превышает 99,5%. Обычное стекло, помимо диоксида кремния (около 70-75%), содержит различные добавки (оксиды), облегчающие его производство. В основном это оксид натрия ($Na_2O$) для снижения температуры плавления и оксид кальция ($CaO$) для придания химической стабильности.

2. Термические свойства: Кварцевое стекло обладает очень низким коэффициентом теплового расширения, что обеспечивает ему высочайшую термостойкость. Изделие из кварцевого стекла можно раскалить и резко охладить в воде, и оно не треснет. Обычное стекло при таком воздействии разрушится. Температура размягчения кварцевого стекла составляет около 1700 °C, тогда как у обычного — около 700 °C.

3. Оптические свойства: Кварцевое стекло прозрачно в гораздо более широком диапазоне длин волн. Его важнейшее преимущество — прозрачность в ультрафиолетовой (УФ) части спектра, которую обычное стекло практически полностью поглощает. Это делает его незаменимым для изготовления УФ-ламп, оптики и лабораторных приборов, работающих с УФ-излучением.

4. Химическая стойкость: Благодаря чистоте состава, кварцевое стекло химически очень инертно. Оно не реагирует с большинством кислот (кроме плавиковой и ортофосфорной при нагревании), водой и другими агрессивными средами, в то время как обычное стекло менее устойчиво.

5. Производство и стоимость: Для плавления чистого диоксида кремния требуются очень высокие температуры, что делает производство кварцевого стекла сложным и дорогим. Производство обычного стекла, благодаря добавкам, снижающим температуру плавления, значительно дешевле.

6. Области применения: Различия в свойствах определяют сферы использования. Обычное стекло — это массовый продукт для строительства (окна) и бытовых нужд (посуда, тара). Кварцевое стекло — материал для науки и высоких технологий: высокотемпературная лабораторная посуда, колбы для мощных ламп, оптическое волокно, компоненты полупроводникового производства.

Ответ: Кварцевое стекло отличается от обычного химической чистотой (практически чистый $SiO_2$), что обуславливает его ключевые преимущества: высокую термостойкость (устойчивость к резким перепадам температур), прозрачность для ультрафиолетового излучения, высокую химическую инертность и значительно более высокую температуру плавления. Эти свойства делают его незаменимым в науке и технике, но и значительно более дорогим.